KR20140092583A - Light detecting device - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a light detecting device which easily controls the range of a specific wavelength to be detected according to the energy band gap of a band pass filter layer, and controls the slope of a cut-off wavelength by a reaction slope control layer. The light detecting device according to an embodiment of the present invention includes a substrate; a band pass filter layer which is formed on the substrate; a light absorption layer which is formed on the band pass filter layer; a schottky layer which is formed on the light absorption layer; a first electrode layer which is formed on a region of the schottky layer; and a second electrode layer which is separated from the schottky layer on the light absorption layer.

Description

광 검출 소자{Light detecting device}[0001] Light detecting device [0002]

본 발명은 광 검출 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 밴드패스 필터층의 에너지 밴드갭 조절에 따라 검출하고자 하는 특정 파장 영역의 범위 조절이 용이하고, 반응도 기울기 조절층에 의해 컷-오프(cut-off) 파장의 기울기를 조절할 수 있는 광 검출 소자에 관한 것이다.
The present invention relates to a photodetector, and more particularly, to a photodetector in which a range of a specific wavelength range to be detected is easily controlled by controlling an energy band gap of the band-pass filter layer, a cut- off wavelength of the light-detecting element.

종래의 반도체 광 검출 소자는, 특정 파장을 검출하기 위해 반도체 광 검출 소자를 패키지에 장착시키고, 반도체 광 검출 소자를 보호하기 위한 커버에 일정 파장만이 투과될 수 있는 밴드패스 필터를 코팅하여 사용하고 있다.In a conventional semiconductor photodetecting device, a semiconductor photodetecting device is mounted on a package to detect a specific wavelength, and a band pass filter capable of transmitting only a certain wavelength is coated on a cover for protecting the semiconductor photodetecting device have.

여기서, 커버로는 투과도가 좋고 파손의 우려가 없는 사파이어, 수정, 강화유리 등이 사용되며, 필터는 원형 또는 사각형의 형태로 석영 등 광 투과성이 좋은 소재를 코팅 재료로 사용하고 있다.Here, the cover is made of sapphire, quartz, tempered glass or the like, which has good transparency and does not cause damage, and the filter is made of a material having good transparency such as quartz in the form of a circle or a square.

이때, 예컨대 자외선 투과율을 높이기 위해, 필터의 일면에는 MgF2, TiO2 또는 SiO2 등이 다층으로 코팅되고, 반대면에는 고굴절 또는 저굴절 자외선 코팅재료를 다층으로 구성하게 된다.In this case, for example, to increase the UV transmittance, one side of the filter, such as MgF 2, TiO 2 or SiO 2 is coated with multiple layers, there is configured a high refractive index or low refractive index UV coating material in multiple layers opposite surface.

이때, 고굴절 자외선 코팅재료로는 HfO2, Sc2O3, YbF3, Y2O3, ZrO2, NaF3, Al2O3, Sb2O3 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있고, 저굴절 자외선 코팅재료로는 SiO2, ZnSe, Sc2O3, ZnS 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.At this time, any one of HfO 2 , Sc 2 O 3 , YbF 3 , Y 2 O 3 , ZrO 2 , NaF 3 , Al 2 O 3 and Sb 2 O 3 can be selected as the high refractive index ultraviolet coating material, As the refractive ultraviolet coating material, any one of SiO 2 , ZnSe, Sc 2 O 3 and ZnS can be selected and used.

이와 같이 제조된 필터가 증착된 커버는 특정 파장 대역의 광만을 투과시키게 되는데, 이처럼 밴드패스 필터가 증착된 커버는 필터 제조 공정이 수반됨으로 인해 일반적으로 고가이며, 앞면과 뒷면의 코팅이 다르기 때문에, 조립시 장착면의 방향을 엄격히 구분해야 할 필요가 있어 생산성이 저하되는 문제가 있다.The cover thus deposited transmits only light of a specific wavelength band. Since the cover on which the band-pass filter is deposited is generally expensive due to the manufacturing process of the filter, and the coating on the front and back surfaces is different, There is a problem that the direction of the mounting surface must be strictly divided during assembly so that the productivity is lowered.

또한, 표면의 긁힘 현상 발생시, 특정 파장 영역 이외의 파장에서도 반응하게 되는 문제점을 가지고 있어 신뢰성을 확보하기 어렵다.Further, when a scratching phenomenon occurs on the surface, it has a problem that it reacts even at a wavelength other than a specific wavelength region, and it is difficult to secure reliability.

이에 따라 최근에는, 커버에 별도의 코팅을 하지 않고서도 특정 파장 영역의 광을 검출할 수 있는 패키지가 고안되고 있다.Accordingly, in recent years, there has been devised a package capable of detecting light in a specific wavelength range without a separate coating on the cover.

일 예로서, 광 검출 소자의 상부에 커버를 설치하는 대신, 특정 파장 영역만을 투과하는 수지를 패키지 내에 충진하여 사용하기도 한다.As an example, instead of providing a cover on the upper part of the photodetecting device, a resin that penetrates only a specific wavelength region may be filled in the package and used.

이러한 수지로는 예컨대 에폭시 수지를 들 수 있으며, 일반적으로 주제와 경화제의 2종류 액체 성분으로 구성되는데, 이때 주제의 물질과 혼합비에 따라 투과 파장의 특성이 차이를 보이게 된다. As such a resin, for example, an epoxy resin can be exemplified. In general, the resin is composed of two kinds of liquid components, that is, a main component and a hardener. In this case, the transmission wavelength characteristics are different depending on the mixture of the main component and the mixing ratio.

이러한 제품들은 상업적으로 시판되고 있는 제품들이 있으며, 예를 들어 Shin-etsu Chemical사의 Phenyl Si 에폭시 계열의 경우 컷-오프 파장이 300nm 근처이다.These products are commercially available products. For example, Shin-etsu Chemical's Phenyl Si epoxy series has a cut-off wavelength of around 300 nm.

그런데, 이와 같이 특정 파장 영역의 밴드패스 필터 역할을 할 수 있도록, 특정 물질을 혼합하여 사용되는 에폭시 수지의 경우, 강한 자외선에 의해 황변현상을 일으키므로, 장시간 노출되는 경우에는 패키지의 자외선 반응도가 떨어지는 문제가 있다.However, in the case of an epoxy resin mixed with a specific material in order to be able to serve as a band-pass filter in a specific wavelength range, yellowing is caused by strong ultraviolet rays. Therefore, when exposed for a long time, there is a problem.

또한, 에폭시 수지가 형성된 표면의 평탄도는 광 검출 효율과도 직접적인 연관성을 가지는데, 패키지에 주제와 경화제를 넣어 경화시킬 때 일부 표면이나 패키지 계면 등에서 전체적인 평탄도를 떨어뜨리는 현상이 발생하여, 미세 광 검출 특성이 변화되는 문제가 있다. 이러한 문제는 제품의 신뢰성에 악영향을 미치게 된다.
In addition, the flatness of the surface on which the epoxy resin is formed has a direct relationship with the light detection efficiency. When the epoxy resin is cured by subjecting the epoxy resin to a subject and a curing agent, the overall flatness is lowered at some surface or package interface, There is a problem that the light detection characteristic is changed. This problem adversely affects the reliability of the product.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 일실시예는, 에너지 밴드갭의 조절에 따라 특정 파장의 범위 조절이 용이한 밴드패스 필터층을 포함하며, 반응도 기울기 조절층에 의해 컷-오프 파장의 기울기를 조절할 수 있는 광 검출 소자의 제공을 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the problems as described above, and one embodiment of the present invention includes a band-pass filter layer which can easily adjust a range of a specific wavelength according to an adjustment of an energy band gap, Which is capable of adjusting the slope of the cut-off wavelength.

본 발명의 바람직한 일실시예에 의하면, 기판; 상기 기판 상에 형성되는 밴드패스 필터층; 상기 밴드패스 필터층 상에 형성되는 광흡수층; 상기 광흡수층 상의 일부 영역에 형성되는 쇼트키층; 상기 쇼트키층 상의 일부 영역에 형성되는 제1 전극층; 및 상기 광흡수층 상에 상기 쇼트키층과 이격하여 형성되는 제2 전극층을 포함하는 광 검출 소자가 제공된다.According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a substrate; A band-pass filter layer formed on the substrate; A light absorbing layer formed on the band pass filter layer; A Schottky layer formed in a partial region on the light absorption layer; A first electrode layer formed on a part of the Schottky layer; And a second electrode layer formed on the light absorption layer so as to be spaced apart from the Schottky layer.

여기서, 상기 기판은, 사파이어 기판, AlN 기판, SiC 기판, GaN 기판 중에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.Here, the substrate may be any one selected from a sapphire substrate, an AlN substrate, a SiC substrate, and a GaN substrate.

또한, 상기 기판의 광 입사면은 투과성을 가진 경면으로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the light incident surface of the substrate is made of a mirror surface having transparency.

이때, 상기 기판과 상기 밴드패스 필터층 사이에 형성되는 버퍼층을 더 포함할 수 있다.At this time, the buffer layer may be formed between the substrate and the band-pass filter layer.

이때, 상기 버퍼층은 상기 밴드패스 필터층 보다 에너지 밴드갭이 더 큰 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the buffer layer has a larger energy band gap than the band pass filter layer.

또한, 상기 밴드패스 필터층은 특정 파장 영역의 광을 흡수하며, 상기 광흡수층은 상기 밴드패스 필터층 보다 에너지 밴드갭이 더 작은 것이 바람직하다.It is also preferable that the band-pass filter layer absorbs light in a specific wavelength range, and the light-absorbing layer has a smaller energy band gap than the band-pass filter layer.

이때, 상기 밴드패스 필터층은 AlxGa1 -xN(y<x<1)층으로 이루어지고, 상기 광흡수층은 AlyGa1 -yN(0<y<x)층 또는 InzGa1 -zN(0<z<1)층으로 이루어질 수 있다.In this case, the band-pass filter layer is Al x Ga 1 -x N (y <x <1) made of a layer, the light absorbing layer is Al y Ga 1 -y N (0 <y <x) layer or an In z Ga 1 -z N (0 < z < 1) layer.

또한, 상기 버퍼층은 AlN층으로 이루어질 수 있다.The buffer layer may be an AlN layer.

한편, 상기 밴드패스 필터층과 상기 광흡수층 사이에 형성되는 반응도 기울기 조절층을 더 포함할 수 있다.The light emitting device may further include a tilt adjusting layer formed between the band pass filter layer and the light absorbing layer.

이때, 상기 반응도 기울기 조절층은, 상기 밴드패스 필터층으로부터 상기 광흡수층으로 갈수록 에너지 밴드갭이 감소하도록 형성된다.At this time, the degree of reaction tilt adjustment layer is formed such that the energy band gap decreases from the band pass filter layer to the light absorption layer.

이때, 상기 반응도 기울기 조절층의 에너지 밴드갭은, 일정 기울기로 감소되거나, 스텝 형태로 감소된다.At this time, the energy band gap of the degree of reaction tilt adjustment layer is reduced to a certain slope or decreased in a stepwise manner.

이때, 상기 반응도 기울기 조절층은 AlGaN층으로 이루어지며, 상기 밴드패스 필터층으로부터 상기 광흡수층으로 갈수록, 상기 반응도 기울기 조절층의 Al 함량이 감소한다.At this time, the degree of reaction tilt adjustment layer is made of an AlGaN layer, and the Al content of the degree of reaction tilt adjustment layer decreases from the bandpass filter layer to the light absorption layer.

또한, 상기 광흡수층 상의 일부 영역에 형성되는 캡핑층을 더 포함할 수 있으며, 이때 상기 쇼트키층은 상기 캡핑층 상의 일부 영역에 형성된다.The capping layer may further include a capping layer formed on a portion of the light absorption layer, wherein the Schottky layer is formed on a portion of the capping layer.

이때, 상기 캡핑층은 p-IndGa1 -dN(0<d<1)층으로 이루어질 수 있다.At this time, the capping layer may be formed of a p-In d Ga 1 -d N (0 <d <1) layer.

또한, 상기 쇼트키층은 ITO, Pt, W, Ti, Pd, Ru, Cr, Au 중에서 선택되는 어느 하나로 이루어질 수 있다.The Schottky layer may be formed of one selected from the group consisting of ITO, Pt, W, Ti, Pd, Ru, Cr, and Au.

한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 밴드패스 필터층; 상기 밴드패스 필터층의 두께 방향 일면에 형성되는 광흡수층; 상기 광흡수층의 두께 방향 일면에 형성되는 쇼트키층; 상기 쇼트키층의 두께 방향 일면에 형성되는 제1 전극층; 및 상기 밴드패스 필터층의 두께 방향 타면 일부 영역에 형성되는 제2 전극층을 포함하는 광 검출 소자가 제공된다.In another embodiment of the present invention, a band-pass filter layer is provided. A light absorbing layer formed on one surface in the thickness direction of the band pass filter layer; A Schottky layer formed on one surface in the thickness direction of the light absorption layer; A first electrode layer formed on one surface of the Schottky layer in the thickness direction; And a second electrode layer formed on a part of the surface of the band-pass filter layer opposite to the thickness direction.

여기서, 상기 밴드패스 필터층의 두께 방향 타면에 형성되는 투명전극층을 더 포함할 수 있으며, 이때 상기 제2 전극층은 상기 투명전극층의 두께 방향 타면 일부 영역에 형성된다.Here, the transparent electrode layer may further include a transparent electrode layer formed on the other surface in the thickness direction of the band-pass filter layer, wherein the second electrode layer is formed in a part of the transparent electrode layer in the thickness direction.

이때, 상기 밴드패스 필터층은 기판의 두께 방향 일면에 형성되고, 상기 기판은 제거되며, 상기 밴드패스 필터층은 에칭에 의해 소정 두께로 식각된다.At this time, the band-pass filter layer is formed on one surface in the thickness direction of the substrate, the substrate is removed, and the band-pass filter layer is etched to a predetermined thickness by etching.

이때, 상기 기판은, 사파이어 기판, SiC 기판, GaN 기판, AlN 기판, Si 기판, GaAs 기판 중에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the substrate is any one selected from a sapphire substrate, a SiC substrate, a GaN substrate, an AlN substrate, a Si substrate, and a GaAs substrate.

이때, 상기 밴드패스 필터층은 식각에 의해 0.1~1㎛ 두께로 형성되는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the band-pass filter layer is formed to have a thickness of 0.1-1 탆 by etching.

한편, 상기 밴드패스 필터층은 특정 파장 영역의 광을 흡수하며, 상기 광흡수층은 상기 밴드패스 필터층 보다 에너지 밴드갭이 더 작은 것이 바람직하다.On the other hand, it is preferable that the band-pass filter layer absorbs light in a specific wavelength range, and the light-absorbing layer has a smaller energy band gap than the band-pass filter layer.

이때, 상기 밴드패스 필터층은 AlxGa1 -xN(y<x<1)층으로 이루어지고, 상기 광흡수층은 AlyGa1 -yN(0<y<x)층 또는 InzGa1 -zN(0<z<1)층으로 이루어질 수 있다.In this case, the band-pass filter layer is Al x Ga 1 -x N (y <x <1) made of a layer, the light absorbing layer is Al y Ga 1 -y N (0 <y <x) layer or an In z Ga 1 -z N (0 < z < 1) layer.

또한, 상기 밴드패스 필터층과 상기 광흡수층 사이에 형성되는 반응도 기울기 조절층을 더 포함할 수 있다.The light guide plate may further include a reaction gradient tilt adjusting layer formed between the band pass filter layer and the light absorbing layer.

이때, 상기 반응도 기울기 조절층은, 상기 밴드패스 필터층으로부터 상기 광흡수층으로 갈수록 에너지 밴드갭이 감소하도록 형성된다.At this time, the degree of reaction tilt adjustment layer is formed such that the energy band gap decreases from the band pass filter layer to the light absorption layer.

이때, 상기 반응도 기울기 조절층의 에너지 밴드갭은 일정 기울기로 감소되거나, 스텝 형태로 감소된다.At this time, the energy band gap of the responsivity tilt control layer is reduced to a certain slope or decreased in a stepped form.

이때, 상기 반응도 기울기 조절층은 AlGaN층으로 이루어지며, 상기 밴드패스 필터층으로부터 상기 광흡수층으로 갈수록, 상기 반응도 기울기 조절층의 Al 함량이 감소한다.At this time, the degree of reaction tilt adjustment layer is made of an AlGaN layer, and the Al content of the degree of reaction tilt adjustment layer decreases from the bandpass filter layer to the light absorption layer.

아울러, 상기 광흡수층과 상기 쇼트키층 사이에 형성되는 캡핑층을 더 포함할 수 있다.In addition, a capping layer may be formed between the light absorption layer and the Schottky layer.

이때, 상기 캡핑층은 p-IndGa1 -dN(0<d<1)층으로 이루어질 수 있다.At this time, the capping layer may be formed of a p-In d Ga 1 -d N (0 <d <1) layer.

또한, 상기 쇼트키층은 ITO, Pt, W, Ti, Pd, Ru, Cr, Au 중에서 선택되는 어느 하나로 이루어질 수 있다.
The Schottky layer may be formed of one selected from the group consisting of ITO, Pt, W, Ti, Pd, Ru, Cr, and Au.

본 발명의 일실시예에 따른 광 검출 소자에 의하면, 종래와 같이 커버에 별도의 밴드패스 필터를 증착 형성할 필요가 없으므로 비용 감소 및 생산성 향상의 효과가 있으며, 필터 표면의 긁힘 현상 등 외부로부터 가해지는 물리력에 의한 신뢰성 저하 문제를 방지할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is no need to separately form a band-pass filter on a cover as in the prior art, thereby reducing costs and improving productivity. In addition, It is possible to prevent a problem of lowering the reliability due to the physical force.

또한, 표면 불균일이나 황변현상이 발생되지 않으므로, 장시간 사용시에도 제품의 신뢰성을 확보할 수 있다.In addition, since the surface unevenness and the yellowing phenomenon do not occur, the reliability of the product can be ensured even when using for a long time.

아울러, 밴드패스 필터층의 에너지 밴드갭을 조절함으로써 검출하고자 하는 특정 파장의 범위를 용이하게 조절할 수 있으며, 반응도 기울기 조절층에 의해 컷-오프 파장의 기울기를 조절할 수 있다.
In addition, the range of the specific wavelength to be detected can be easily controlled by adjusting the energy band gap of the band-pass filter layer, and the slope of the cut-off wavelength can be controlled by the degree of reaction tilt adjustment layer.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 성장구조.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 성장구조의 에너지 밴드갭.
도 3은 도 1에 도시된 성장구조에서 에너지 밴드갭에 따른 광흡수를 보여주는 그래프.
도 4는 도 1에 도시된 성장구조에서 밴드패스 필터층의 에너지 밴드갭 조절에 따라 파장영역이 조절되는 예를 도시한 그래프.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 검출 소자의 단면도 및 평면도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 검출 소자의 사용 상태도.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 검출 소자의 사용 상태도.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 검출 소자의 사용 상태도.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 검출 소자의 사용 상태도.1 is a growth structure according to a first embodiment of the present invention;
2 is an energy band gap of a growth structure according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing light absorption according to an energy band gap in the growth structure shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 4 is a graph illustrating an example in which the wavelength region is adjusted according to the energy band gap adjustment of the band-pass filter layer in the growth structure shown in FIG.
5 is a cross-sectional view and a plan view of a photodetector according to a first embodiment of the present invention.
6 is a use state diagram of the photodetecting device according to the first embodiment of the present invention.
7 is a use state diagram of the photodetecting device according to the second embodiment of the present invention.
8 is a use state view of the photodetecting device according to the third embodiment of the present invention.
9 is a use state view of the photodetecting device according to the fourth embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 광 검출 소자의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a photodetector according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

예를 들어, 본 명세서에서 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되는 경우, 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나, 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 또한, 본 명세서에서 위쪽, 상(부), 상측면 등의 방향적인 표현은 아래쪽, 하(부), 하측면 등의 의미로 이해될 수 있다. 즉, 공간적인 방향의 표현은 상대적인 방향으로 이해되어야 하며, 절대적인 방향을 의미하는 것처럼 한정적으로 이해되어서는 안 된다.For example, where a layer is referred to herein as being "on" another layer or substrate, it may be formed directly on another layer or substrate, or a third layer may be interposed therebetween. In the present specification, directional expressions of the upper side, the upper side (upper side), the upper side, and the like can be understood to mean lower, lower (lower), lower side and the like. That is, the expression of the spatial direction should be understood in a relative direction, and it should not be construed as definitively as an absolute direction.

또한, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are not restrictive of the invention, Embodiments that include components replaceable as equivalents in the elements may be included within the scope of the present invention.

아울러, 아래의 실시예는 특히 자외선 광의 검출과 관련하여 설명하고 있으나, 본 발명이 그 외에 다른 파장 영역의 광 검출에도 이용될 수 있음은 물론이다.
In addition, although the following embodiments are described in relation to detection of ultraviolet light, it goes without saying that the present invention can be used for detecting light in other wavelength regions.

제1실시예First Embodiment

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 성장구조이다.1 is a growth structure according to a first embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 검출 소자(1, 도 5 참조)의 제조를 위해, 기판(10) 상에 버퍼층(20), 밴드패스 필터층(30), 반응도 기울기 조절층(40), 광흡수층(50)이 순차적으로 성장되며, 광흡수층(50) 위에는 후술하는 쇼트키층(70)의 쇼트키 특성을 용이하게 하기 위해 캡핑층(60)이 형성된다.1, a buffer layer 20, a band-pass filter layer 30, and a light-blocking layer are formed on a substrate 10 for the manufacture of the photodetecting device 1 (see Fig. 5) according to the first embodiment of the present invention. The reaction tilt control layer 40 and the light absorbing layer 50 are successively grown and a capping layer 60 is formed on the light absorbing layer 50 to facilitate the Schottky property of the Schottky layer 70 described later.

여기서, 기판(10)으로는 광투과율이 높은 사파이어, AlN, SiC 등이 사용될 수 있다.As the substrate 10, sapphire, AlN, SiC or the like having high light transmittance may be used.

먼저, 유기금속화학기상증착(MOCVD) 장치 반응관의 서셉터에 기판(10)을 위치시키고 반응관 내부의 압력을 100torr 이하로 내려 반응관 내부의 불순가스를 제거한다. First, the substrate 10 is placed on a susceptor of a reaction tube of an MOCVD apparatus and the pressure inside the reaction tube is lowered to 100 torr or less to remove impurity gas inside the reaction tube.

이후, 반응관 내부 압력을 100torr로 유지하고 온도를 1150℃까지 올려 이종 기판(10)의 표면을 열적으로 세정한 후, 온도를 1050℃까지 내리고 Al 소스(source)와 암모니아(NH3) 가스를 흘려주면서 버퍼층(20)인 고온 AlN층을 성장시키는데, 이때 반응관의 전체적인 가스 흐름은 수소(H2) 가스에 의해 결정된다.Thereafter, the surface of the dissimilar substrate 10 was thermally cleaned by maintaining the internal pressure of the reaction tube at 100 Torr and the temperature was elevated to 1150 ° C, the temperature was lowered to 1050 ° C, and an Al source and an ammonia (NH 3 ) Temperature AlN layer as the buffer layer 20, wherein the overall gas flow of the reaction tube is determined by hydrogen (H 2 ) gas.

버퍼층(20)으로 저온 AlN층을 성장시키기 위해서는 성장 온도를 600℃ 내외로 하면 되며, 고온 AlN층을 버퍼층(20)으로 사용하기 위해서는 AlN의 결정성 향상을 위해, 다른 성장 조건은 동일하되, 성장 온도를 1200℃~1500℃로 올려서 성장하기도 한다.In order to grow the low-temperature AlN layer into the buffer layer 20, the growth temperature should be set to about 600 ° C. In order to use the high-temperature AlN layer as the buffer layer 20, other growth conditions are the same, The temperature may be raised by raising the temperature to 1200 ° C to 1500 ° C.

이때, 일반적으로 버퍼층(20)의 성장시에는, 저온보다는 고온에서 성장하여야 결함에 의한 투과율 저하 문제를 개선할 수 있고, 버퍼층(20)의 두께가 두꺼워지면 광투과율이 저하되므로, 광 투과도를 좋게 하기 위해 버퍼층(20)의 두께는 25nm 이하를 갖도록 하는 것이 바람직하다.At this time, generally, when growing the buffer layer 20, it is necessary to grow the buffer layer 20 at a higher temperature than the low temperature, so that the problem of lowering the transmittance due to defects can be solved. When the thickness of the buffer layer 20 is increased, the light transmittance is lowered, The thickness of the buffer layer 20 is preferably 25 nm or less.

버퍼층(20)의 성장 후, 서셉터의 온도를 1000℃~1100℃까지 내리고, 내부 압력 100torr 이하에서 밴드패스 필터층(30)을 성장시키게 되는데, 이때 밴드패스 필터층(30)의 에너지 밴드갭은 기판(10) 또는 버퍼층(20)의 에너지 밴드갭 보다는 작고, 후술하는 광흡수층(50)의 에너지 밴드갭 보다는 커야 한다.After the growth of the buffer layer 20, the temperature of the susceptor is lowered to 1000 ° C. to 1100 ° C., and the band-pass filter layer 30 is grown at an internal pressure of 100 torr or less. At this time, Is smaller than the energy band gap of the light absorbing layer 10 or the buffer layer 20 and larger than the energy band gap of the light absorbing layer 50 described later.

밴드패스 필터층(30)으로 AlGaN층을 성장시킬 수 있으며, 이때 밴드패스 필터층(30)으로 AlxGa1-xN(y<x<1)층을 성장시키는 경우, 후술하는 광흡수층(50)은 AlyGa1-yN(0<y<x)층으로 성장시키는 것이 바람직하다.The AlGaN layer can be grown with the band pass filter layer 30. In this case, when the Al x Ga 1-x N (y <x <1) layer is grown with the band pass filter layer 30, Is preferably grown to a layer of Al y Ga 1-y N (0 <y <x).

밴드패스 필터층(30)의 성장 후, 그 위에 밴드패스 필터층(30) 보다 에너지 밴드갭이 더 작은 광흡수층(50)을 성장시키는데, 일 예로서 광흡수층(50)은 전술한 밴드패스 필터층(30)의 성장 조건과 동일하되, Al 조성에서 차이가 나도록 성장시킬 수 있다.After the growth of the band pass filter layer 30, the light absorption layer 50 having a smaller energy band gap than that of the band pass filter layer 30 is grown thereon. For example, the light absorption layer 50 is formed on the band pass filter layer 30 ), But it can be grown so as to have a difference in Al composition.

한편, 광흡수층(50)으로 InzGa1-zN(0<z<1)층을 성장시키는 경우, 성장 온도는 1000℃ 이하로 내려가게 되는데, In 소스가 주입되는 경우 같은 반응관 조건에서 성장 온도의 차이에 따라 에너지 밴드갭의 차이를 보이는 특성이 있으며, InzGa1-zN(0<z<1)층은 일반적으로 500℃~900℃의 성장 온도에서 성장한다.On the other hand, when the In z Ga 1 -z N (0 <z <1) layer is grown as the light absorbing layer 50, the growth temperature falls to 1000 ° C. or less. The In z Ga 1 -z N (0 <z <1) layer generally grows at a growth temperature of 500 ° C to 900 ° C.

아울러, 밴드패스 필터층(30)과 광흡수층(50)의 두께는 각각 2㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 두께가 두꺼워지면 광투과율이 저하되기 때문이다. 즉, 결정성이 확보된다면 밴드패스 필터층(30)과 광흡수층(50)의 두께는 얇으면 얇을수록 좋다.In addition, the thicknesses of the band-pass filter layer 30 and the light absorbing layer 50 are preferably set to 2 μm or less. If the thickness is increased, the light transmittance is lowered. That is, if the crystallinity is secured, the thinner the band-pass filter layer 30 and the light-absorbing layer 50 are, the better.

이때, 광 검출 소자(1)의 컷-오프 파장의 기울기 조절을 위해, 밴드패스 필터층(30)과 광흡수층(50) 사이에 반응도 기울기 조절층(40)을 성장시키는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable to grow the reaction gradient adjusting layer 40 between the band-pass filter layer 30 and the light absorbing layer 50 to adjust the slope of the cut-off wavelength of the photodetector element 1.

이 반응도 기울기 조절층(40)은 밴드패스 필터층(30)의 성장 후, 그 위에 성장시키게 되는데, 반응도 기울기 조절층(40)의 에너지 밴드갭이 밴드패스 필터층(30)의 에너지 밴드갭에서 광흡수층(50)의 에너지 밴드갭까지 서서히 감소하는 경향을 가지도록(도 2(b) 참조) 반응도 기울기 조절층(40)을 성장시키게 된다.The reaction gradient tilt adjusting layer 40 is grown after the growth of the band pass filter layer 30. The energy band gap of the reaction tilt adjusting layer 40 is changed from the energy band gap of the band pass filter layer 30, (See FIG. 2 (b)) to have a tendency to gradually decrease to the energy bandgap of the reaction tilt adjusting layer 50.

이때, 반응도 기울기 조절층(40)의 성장 조건은 광흡수층(50)의 성장 조건과 대동소이하며 다만, Al 조성에서 차이를 보이게 된다.At this time, the growth condition of the degree of reaction tilt adjustment layer 40 is similar to the growth condition of the light absorption layer 50, but shows a difference in the Al composition.

즉, AlGaN층 성장시, 밴드패스 필터층(30)의 성장 후 Al 조성이 서서히 감소하여 광흡수층(50)의 에너지 밴드갭까지 이르도록 Al 조성의 변화를 주면서 반응도 기울기 조절층(40)을 성장시키게 되는 것이다.That is, when the AlGaN layer is grown, the AlGaN composition is gradually decreased after the growth of the band-pass filter layer 30, and the AlGaN layer 40 is grown while changing the Al composition so as to reach the energy band gap of the light absorption layer 50 .

이때, 에너지 밴드갭의 변화가 스텝(step) 방식으로 감소하도록 반응도 기울기 조절층(40)을 성장시키는 것도 가능하며(도 2(c) 참조), 반응도 기울기 조절층(40)의 두께는 광 투과 효율 저하의 개선을 위해서는 500nm 이하인 것이 바람직하다.At this time, it is also possible to grow the degree of reaction tilt adjustment layer 40 (see FIG. 2 (c)) so that the change of the energy band gap is reduced step by step. The thickness of the degree of reaction tilt adjustment layer 40, In order to improve the efficiency reduction, it is preferable that the thickness is 500 nm or less.

광흡수층(50)의 성장 후에는, 그 위에 Mg이 도핑된 p-IndGa1-dN(0<d<1)층으로 캡핑층(60)을 성장시키는 것이 바람직한데, 이는 후술하는 쇼트키층(70)의 쇼트키 특성을 용이하게 하기 위함이다.After the growth of the light absorbing layer 50, it is preferable to grow the capping layer 60 with Mg-doped p-In d Ga 1-d N (0 <d <1) layer thereon, So as to facilitate the Schottky property of the key layer 70.

이때, 캡핑층(60)의 두께는 10nm 이하가 바람직하며, 이는 캡핑층(60)의 두께가 너무 두꺼워지면 P 특성이 두드러지면서 쇼트키 특성과 동시에 PN 특성을 보이는 현상이 발생되기 때문이다.At this time, the thickness of the capping layer 60 is preferably 10 nm or less, and if the thickness of the capping layer 60 is too thick, the P characteristic becomes prominent and the PN characteristic simultaneously with the Schottky characteristic occurs.

캡핑층(60)의 p-타입 전기적 특성에서 Mg 도핑 농도는 홀(Hall) 측정시 < 5×1017/cm3 정도이면 되며, 캡핑층(60)의 전기적 특성 평가를 위해서는 별도로 > 0.5㎛의 p-IndGa1-dN(0<d<1)층을 성장하여야 특성 평가가 용이하다.In the p-type electrical characteristics of the capping layer 60, the Mg doping concentration may be about 5 x 10 17 / cm 3 in the Hall measurement, and in order to evaluate the electrical characteristics of the capping layer 60, The p-In d Ga 1-d N (0 <d <1) layer must be grown to facilitate characterization.

캡핑층(60)으로 p-GaN층을 성장시키기 위해서는 광흡수층(50)과 동일한 온도에서 성장시키면 되지만, p-IndGa1-dN(0<d<1)층으로 캡핑층(60)을 성장시키기 위해서는 800℃ 내외에서 성장시키게 된다. 이는, 동일한 In 소스를 공급하여도 성장 온도에 따라 In의 조성이 달라지는 경향이 있기 때문이다. 한편, 캡핑층(60)의 성장에 있어서, p-GaN/InGaN의 초격자층을 성장시키는 것도 가능하다.
In order to grow the p-GaN layer with the capping layer 60, the capping layer 60 may be grown at the same temperature as that of the light absorption layer 50, but the p-In d Ga 1 -dN (0 < It is grown at around 800 ° C. This is because even if the same In source is supplied, the composition of In tends to vary depending on the growth temperature. On the other hand, in the growth of the capping layer 60, it is also possible to grow a superlattice layer of p-GaN / InGaN.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 성장구조의 에너지 밴드갭을 표시한 그래프로서, 기판(10)으로 사파이어 기판을 사용하고, Al0.5Ga0.5N층을 밴드패스 필터층(30)으로 사용하며, Al0.2Ga0.8N층을 광흡수층(50)으로 사용한 경우의 예이다.FIG. 2 is a graph showing the energy bandgap of the growth structure according to the first embodiment of the present invention, in which a sapphire substrate is used as the substrate 10 and an Al 0.5 Ga 0.5 N layer is used as the band-pass filter layer 30 , And an Al 0.2 Ga 0.8 N layer is used as the light absorbing layer 50.

여기서, (Ⅰ)층은 사파이어 기판(10)이고, (Ⅱ)층은 Al0.5Ga0.5N층으로 이루어진 밴드패스 필터층(30)이며, (Ⅲ)층은 Al0.2Ga0.8N층으로 이루어진 광흡수층(50)인데, 이 경우 대략적으로 260~320nm 파장만을 검출할 수 있는 광 검출 소자(1)를 구성할 수 있다.Here, (Ⅰ) layer is a sapphire substrate (10), and, (Ⅱ) layer is a band-pass filter layer 30 consisting of an N layer Al 0.5 Ga 0.5, (Ⅲ) layer is a light absorbing layer made of Al 0.2 Ga 0.8 N layer (50). In this case, the photodetector element (1) capable of detecting only a wavelength of approximately 260 to 320 nm can be constituted.

한편, (Ⅰ)층을 사파이어 기판(10), (Ⅱ)층을 Al0.2Ga0.8N층, (Ⅲ)층은 Al0.1Ga0.9N층으로 형성하는 경우, 대략적으로 320~400nm 파장만을 검출할 수 있는 광 검출 소자(1)를 구성할 수 있게 된다.On the other hand, when the (I) layer is formed of the Al 0.2 Ga 0.8 N layer and the (III) layer is formed of the Al 0.1 Ga 0.9 N layer, only the wavelength of 320 to 400 nm is detected It is possible to configure the photodetecting element 1 which can be used as a photodetector.

이때, 도 2(b)와 도 2(c)는 밴드패스 필터층(30)과 광흡수층(50) 사이에 반응도 기울기 조절층(40)을 삽입한 경우를 도시하고 있는데, 도 2(b)는 밴드패스 필터층(30)에서 에너지 밴드갭이 서서히 작아지는 구조로서, 특정 컷-오프 파장의 기울기를 조절할 수 있게 된다. 또한, 도 2(c)는 반응도 기울기 조절층(40)의 에너지 밴드갭이 스텝(step) 형태로 조절되는 경우를 도시한 것으로, 광흡수층(50)의 결정성이 향상되는 효과를 볼 수 있다. 이때, 광 투과 효율의 저하 개선을 위해, 반응도 기울기 조절층(40)의 두께가 500nm 이하여야 함은 전술한 바와 같다.
2 (b) and 2 (c) show a case where the response gradient adjusting layer 40 is inserted between the band-pass filter layer 30 and the light absorbing layer 50. FIG. 2 (b) It is possible to control the slope of a specific cut-off wavelength as a structure in which the energy band gap is gradually reduced in the band pass filter layer 30. 2 (c) shows a case in which the energy band gap of the degree of reaction tilt adjustment layer 40 is controlled in a step form, and the crystallinity of the light absorption layer 50 is improved . At this time, in order to improve the deterioration of the light transmission efficiency, the reactivity tilt adjustment layer 40 should have a thickness of 500 nm or less as described above.

도 3은 도 1에 도시된 성장구조에서 에너지 밴드갭에 따른 광흡수를 보여주는 그래프이다.FIG. 3 is a graph showing light absorption according to an energy band gap in the growth structure shown in FIG. 1; FIG.

도 3에 도시된 바와 같이, 도 1에서 보여지는 성장구조의 위치(α~β)에 따라, 밴드패스 필터층(30)의 에너지 밴드갭 보다 큰 에너지 밴드갭을 가진 광은 밴드패스 필터층(30)에서 흡수되고, 그보다 에너지 밴드갭이 작은 광은 밴드패스 필터층(30)을 투과하여 광흡수층(50)에서 흡수된다.3, light having an energy band gap larger than the energy band gap of the band pass filter layer 30 according to the positions (? To?) Of the growth structure shown in FIG. 1 passes through the band pass filter layer 30, And light having a smaller energy band gap is absorbed in the light absorbing layer 50 through the band pass filter layer 30.

이때, 밴드패스 필터층(30)을 투과하여 광흡수층(50)에서 흡수되는 파장 대역의 광은 광 검출 소자(1)에 전류를 흐르게 하며, 이 전류를 감지함으로써, 검출하고자 하는 광의 입사 광량을 측정할 수 있게 되는 것이다.
At this time, light in a wavelength band that is transmitted through the bandpass filter layer 30 and absorbed by the light absorbing layer 50 causes a current to flow through the photodetector element 1, and by sensing the current, the amount of incident light of the light to be detected is measured It will be possible to do.

도 4는 도 1에 도시된 성장구조에서 밴드패스 필터층의 에너지 밴드갭 조절에 따라 파장영역이 조절되는 예를 도시한 그래프이다.FIG. 4 is a graph illustrating an example in which the wavelength region is adjusted according to the energy band gap of the band-pass filter layer in the growth structure shown in FIG.

전술한 바와 같이, 본 발명은 밴드패스 필터층(30)에 흡수되지 않고 이를 투과한 파장 영역의 광이 광흡수층(50)에 흡수되어 전류를 형성하게 함으로써, 특정 파장 영역만을 검출할 수 있게 된다. As described above, according to the present invention, light in a wavelength range that is not absorbed by the band-pass filter layer 30 but absorbed by the band-pass filter layer 30 is absorbed by the light absorption layer 50 to form a current, so that only a specific wavelength range can be detected.

이때, 도 4에 도시된 바와 같이 밴드패스 필터층(30)의 에너지 밴드갭을 조절함으로써, 밴드패스 필터층(30)에 흡수되는 파장 영역을 (Ⅱ)' 또는 (Ⅱ)" 로 조절할 수 있는데, 밴드패스 필터층(30)이 AlGaN층으로 이루어진 경우에는 Al 조성을 변화시켜 에너지 밴드갭을 조절할 수 있고, InGaN층으로 이루어진 경우에는 In 조성을 변화시켜 조절할 수 있다.
As shown in FIG. 4, the wavelength band absorbed by the band-pass filter layer 30 can be adjusted to (II) 'or (II)' by adjusting the energy band gap of the band- In the case where the pass filter layer 30 is made of an AlGaN layer, the energy bandgap can be controlled by changing the Al composition. In the case of the InGaN layer, the In composition can be adjusted by changing the In composition.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 검출 소자의 단면도 및 평면도이다.5 is a cross-sectional view and a plan view of a photodetector according to a first embodiment of the present invention.

도 5(a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 검출 소자(1)는, 도 1에 도시된 성장구조 상에 제1 전극층(81)과 제2 전극층(82)이 형성된다.5A, the photodetecting device 1 according to the first embodiment of the present invention includes a first electrode layer 81 and a second electrode layer 82 on the growth structure shown in FIG. 1, .

여기서, 제2 전극층(82)은 캡핑층(60)의 일부를 식각하고 캡핑층(60)과 이격하여 광흡수층(50) 위에 형성하거나, 광흡수층(50)의 일부까지 식각하여 형성하며, 제2 전극층(82)은 오믹 특성을 갖도록 구성된다.The second electrode layer 82 may be formed by etching a part of the capping layer 60 and forming a part of the photoabsorption layer 50 on the photoabsorption layer 50 away from the capping layer 60, The two-electrode layer 82 is configured to have an ohmic characteristic.

이때, 제2 전극층(82)을 이루는 금속은 Cr/Ni/Au를 주로 사용하며, 제2 전극층(82)을 이루는 금속 각각의 두께에 따라 전극 특성이 다르게 보이기는 하지만, 바람직하게는 제2 전극층(82)의 전체 두께가 400nm 이상이 되도록 한다.At this time, Cr / Ni / Au is mainly used as the metal constituting the second electrode layer 82 and the electrode characteristics are different depending on the thickness of each metal constituting the second electrode layer 82. However, So that the total thickness of the first electrode layer 82 is 400 nm or more.

또한, 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 제2 전극층(82)은 날개 형태로 구성되는데, 더욱 상세하게는, 쇼트키층(70)으로부터 이격하여 광흡수층(50) 상의 코너부에 형성되는 몸체부(82a)와, 몸체부(82a)로부터 광흡수층(50)의 테두리를 따라 각각 연장되는 한 쌍의 날개부(82b)를 포함하여 이루어진다.5 (b), the second electrode layer 82 is formed in a wing shape. More specifically, the second electrode layer 82 is formed in a corner portion on the light absorbing layer 50 apart from the Schottky layer 70 And includes a body portion 82a and a pair of wing portions 82b extending along the rim of the light absorbing layer 50 from the body portion 82a.

제2 전극층(82)의 형성 후, 캡핑층(60) 상에 쇼트키층(70)을 증착 형성하게 되는데, 후술하는 제1 전극패드(91) 접착시 금속의 변형에 의한 영향을 줄이기 위해, 쇼트키층(70)의 두께는 10nm 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.The Schottky layer 70 is deposited on the capping layer 60 after the formation of the second electrode layer 82. In order to reduce the influence of deformation of the metal upon adhering the first electrode pad 91, The thickness of the key layer 70 is preferably 10 nm or more.

이때, 쇼트키층(70) 아래에는 공핍층(51)이 형성되며, 공핍층(51)에 입사된 파장 중에서 광흡수층(50)의 흡수 파장보다 큰 에너지 파장 대역이 전류 형성에 영향을 주게 된다.At this time, a depletion layer 51 is formed below the schottky layer 70, and an energy wavelength band larger than the absorption wavelength of the light absorption layer 50 among the wavelengths incident on the depletion layer 51 affects current formation.

또한, 쇼트키층(70)으로는 ITO, Pt, W, Ti, Pd, Ru, Cr, Au 중의 어느 하나가 사용될 수 있다.As the Schottky layer 70, any one of ITO, Pt, W, Ti, Pd, Ru, Cr, and Au may be used.

쇼트키층(70) 상의 일부 영역에 제1 전극층(81)을 형성한다. 이때, 제1 전극층(81)을 이루는 금속은 Ti/Al, Ni/Au를 주로 사용하며, 제1 전극층(81)의 두께는 200nm 이상이면 된다.
A first electrode layer 81 is formed on a part of the surface of the Schottky layer 70. At this time, the metal forming the first electrode layer 81 is mainly made of Ti / Al and Ni / Au, and the thickness of the first electrode layer 81 may be 200 nm or more.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 검출 소자의 사용 상태도이다.6 is a state of use of the photodetecting device according to the first embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이 제1 전극층(81)과 제2 전극층(82)까지 형성한 광 검출 소자(1)는, 플립칩 패키지 패드(90) 위에 부착되어 플립칩 형태로 구성된다.As shown in FIG. 5, the photodetector 1 formed up to the first electrode layer 81 and the second electrode layer 82 is attached on the flip chip package pad 90 and is formed in the form of a flip chip.

이때, 패키지 패드(90) 상에는 제1 전극패드(91)와 제2 전극패드(92)가 서로 이격하여 구비되는데, 광 검출 소자(1)의 제1 전극층(81)이 패키지 패드(90)의 제1 전극패드(91)에 부착되고, 광 검출 소자(1)의 제2 전극층(82)이 패키지 패드(90)의 제2 전극패드(92)에 부착되어 플립칩 형태로 구성되며, 이때 외부의 광은 기판(10)으로 입사된다.
The first electrode pad 91 and the second electrode pad 92 are spaced apart from each other on the package pad 90. The first electrode layer 81 of the photodetector element 1 is electrically connected to the package pad 90, The second electrode layer 82 of the photodetector element 1 is attached to the second electrode pad 92 of the package pad 90 and is formed in the form of a flip chip, Is incident on the substrate (10).

제 2실시예Second Embodiment

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 검출 소자의 사용 상태도이다.7 is a state of use of the photodetecting device according to the second embodiment of the present invention.

본 발명의 제2 실시예에 따른 광 검출 소자(2)는, 전술한 제1 실시예의 구성과 대동소이하며, 다만 제1 실시예의 버퍼층과 반응도 기울기 조절층이 형성되지 않는다는 점에서 차이가 있다.The photodetecting device 2 according to the second embodiment of the present invention differs from that of the first embodiment described above in that the buffer layer of the first embodiment and the degree-of-reaction tilt adjusting layer are not formed.

따라서, 전술한 제1 실시예의 구성과 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면부호를 부여하고, 중복설명은 생략하기로 한다.Therefore, the same reference numerals are assigned to the same components as those of the above-described first embodiment, and redundant description will be omitted.

본 발명의 제2 실시예에 의하면, 기판 상에 밴드패스 필터층(30')이 형성되고, 밴드패스 필터층(30') 상에 광흡수층(50)이 형성된다. 즉, 전술한 제1 실시예와 같은 버퍼층이나 반응도 기울기 조절층이 형성되지 않는다.According to the second embodiment of the present invention, a band-pass filter layer 30 'is formed on a substrate, and a light-absorbing layer 50 is formed on the band-pass filter layer 30'. That is, the buffer layer and the degree-of-reaction tilt adjusting layer as in the first embodiment are not formed.

이때, 밴드패스 필터층(30')은 전술한 제1 실시예의 밴드패스 필터층과 동일한 성장 조건에서 압력을 300~600torr 로 유지하여 성장시키는 것이 바람직하며, 100torr 압력에서 2㎛/hr의 성장률이 1㎛/hr 이하로 떨어지면서 3차원 성장하거나, 표면에 다량의 피츠(pits) 없이 2차원 성장이 가능하게 된다. 이는 성장률을 임의로 낮게 한 경우에도 가능하며, 성장 장비에 따라 다르지만 600torr 이상에서의 2차원 성장도 가능하다.At this time, it is preferable that the band-pass filter layer 30 'is grown by maintaining the pressure at 300 to 600 torr under the same growth condition as the band-pass filter layer of the first embodiment described above, and the growth rate of 2 탆 / / hr, or two-dimensional growth is possible without a large amount of pits on the surface. This is possible even if the growth rate is arbitrarily low, and it is also possible to grow in two dimensions above 600 torr depending on the growth equipment.

본 발명의 제2 실시예와 같이 버퍼층이 없는 경우, 광흡수층(50)에서 흡수되는 광량이 증가하게 되는 효과가 있다.
In the absence of the buffer layer as in the second embodiment of the present invention, the amount of light absorbed in the light absorbing layer 50 is increased.

제3 실시예Third Embodiment

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 검출 소자(3)의 사용 상태도이다.8 is a use state diagram of the photodetector element 3 according to the third embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 제3 실시예에 따라 밴드패스 필터층(100), 광흡수층(300), 캡핑층(400), 쇼트키층(500), 제1 전극층(610), 제2 전극층(620)을 이루는 소재로는 전술한 제1, 제2 실시예와 동일한 소재가 적용될 수 있음을 미리 밝혀둔다.The band pass filter layer 100, the light absorbing layer 300, the capping layer 400, the Schottky layer 500, the first electrode layer 610, and the second electrode layer 620 are formed in the third embodiment of the present invention. It is noted in advance that the same material as that of the first and second embodiments described above can be applied to the material to be formed.

본 발명의 제3 실시예에 따른 광 검출 소자(3)는, 캡핑층(400) 위에 쇼트키층(500)과 제1 전극층(610)을 형성하고, 그 위에 본딩 메탈층(700)을 형성하고 본딩 기판층(800)에 부착한 구조로서, 이종 기판을 제거하여 광 투과성을 향상시킨 구조이다.The photodetecting device 3 according to the third embodiment of the present invention is formed by forming a Schottky layer 500 and a first electrode layer 610 on a capping layer 400 and forming a bonding metal layer 700 thereon The structure bonded to the bonding substrate layer 800 is a structure in which a different substrate is removed to improve light transmittance.

또한, 캡핑층(400)에서 쇼트키층(500)의 반대면에는 광흡수층(300)과 밴드패스 필터층(100)이 순차적으로 형성되고, 밴드패스 필터층(100)에는 투명전극층(110)이 형성되며, 투명전극층(110) 상의 일부 영역에 제2 전극층(620)이 형성된다. 이때, 광흡수층(300) 내에 공핍층(310)이 형성된다.A light absorbing layer 300 and a band pass filter layer 100 are sequentially formed on the opposite surface of the Schottky layer 500 in the capping layer 400 and a transparent electrode layer 110 is formed in the band pass filter layer 100 And a second electrode layer 620 is formed on a part of the transparent electrode layer 110. At this time, the depletion layer 310 is formed in the light absorption layer 300.

본딩 메탈층(700)은 일정 온도와 압력으로 별도의 본딩 기판층(800)에 부착하게 되며, 본딩 기판층(800)으로는 메탈층 또는 전도성 기판이 사용될 수 있다.The bonding metal layer 700 is attached to the bonding substrate layer 800 at a predetermined temperature and pressure. As the bonding substrate layer 800, a metal layer or a conductive substrate may be used.

이처럼 본딩 메탈층(700)과 본딩 기판층(800)을 구성하여 패키지 패드(900) 상의 제1 전극패드(910)에 부착하는 경우, 입사된 광의 열을 외부로 쉽게 방출하는 효과를 볼 수 있다.When the bonding metal layer 700 and the bonding substrate layer 800 are formed and attached to the first electrode pad 910 on the package pad 900, the heat of the incident light can be easily released to the outside .

이때, 이종 기판의 제거는 물리 화학적으로 안정한 사파이어 기판을 사용한 성장시 레이저 리프트 오프(Laser lift-off) 공정을 통해 제거되며, 에칭이 가능한 Si, GaAs, SiC, ZnO 등의 기판을 사용하였을 때에는 에칭을 통해 제거될 수 있다.At this time, the removal of the dissimilar substrate is removed through a laser lift-off process during growth using a physicochemically stable sapphire substrate. When a substrate such as Si, GaAs, SiC or ZnO capable of etching is used, Lt; / RTI &gt;

이처럼 이종 기판을 제거하는 것은 밴드패스 필터층의 두께를 조절하기 위해서이다.The removal of the heterogeneous substrate is to adjust the thickness of the bandpass filter layer.

아직까지 질화갈륨 계열은 결함밀도가 105/cm2 이하의 기판이 상용화되지 않았기 때문에, 질화갈륨 계열 성장층에 무수히 많은 결함을 가지고 있다. 이러한 결함은 밴드패스 필터층에서 광흡수시, 광흡수층으로 투과되는 광투과율을 저하시키는 원인이 된다. Since gallium nitride has not yet commercialized a substrate having a defect density of 10 5 / cm 2 or less, it has numerous defects in the gallium nitride-based growth layer. These defects cause a decrease in the light transmittance of the band-pass filter layer to the light absorbing layer upon light absorption.

또한, 이종 기판 위에 버퍼층을 성장하고, 밴드패스 필터층을 1㎛ 이하의 두께로 성장하게 되면 밴드패스 필터층의 결함밀도가 109/cm2 이상으로 많이 존재하게 된다. 이러한 결함은 광의 에너지 밴드갭이 밴드패스 필터층의 에너지 밴드갭보다 작은 경우에도 밴드패스 필터층에 흡수되게 하므로, 광흡수층으로 도달하는 광량이 작아지는 한 원인이 된다.When a buffer layer is grown on a heterogeneous substrate and the band-pass filter layer is grown to a thickness of 1 탆 or less, the band-pass filter layer has a defect density of 10 9 / cm 2 or more. Such a defect is caused to be absorbed by the band-pass filter layer even when the energy bandgap of light is smaller than the energy band gap of the band-pass filter layer, so that the amount of light reaching the light-absorbing layer becomes small.

또한, 밴드패스 필터층의 결정성은 광흡수층의 결정성과도 밀접한 관계에 있는데, 이종 기판 위에 성장된 버퍼층과의 계면에서는 약 1010/cm2 이상의 결함이 존재하다가, 두께가 증가되면서 결함이 소멸되는 현상으로 결함수가 감소하게 된다.The crystallinity of the band-pass filter layer is also closely related to the crystallinity of the light absorbing layer. In the interface between the band-pass filter layer and the buffer layer grown on the different substrate, there is a defect of about 10 10 / cm 2 or more, The number of defects is reduced.

밴드패스 필터층의 결정성이 떨어지게 되면 광흡수층의 결정성도 떨어지므로, 광흡수층의 광 반응도가 떨어지고, 누설 전류가 증가되어 소자의 특성이 저하된다.When the crystallinity of the band-pass filter layer is lowered, the crystallinity of the light absorbing layer is also lowered, so that the photoreactivity of the light absorbing layer is lowered, the leakage current is increased, and the characteristics of the device are lowered.

따라서, 밴드패스 필터층은 두께가 1㎛ 이하이면서 결정성이 우수하여야 하고, 일정 광은 투과하고 일정 광은 흡수하도록 하여야 한다.Therefore, the band-pass filter layer should have a thickness of 1 탆 or less and be excellent in crystallinity, and transmit a certain amount of light and absorb a certain amount of light.

이에 따라, 본 발명의 제3 실시예에 의하면, 기판 상에 밴드패스 필터층(100)의 두께를 2~5㎛로 성장시킨 이후 기판을 분리하고, 드라이 에칭(dry etching)을 통해 밴드패스 필터층(100)에서 결함이 많은 기판과의 계면을 제거하여, 밴드패스 필터층(100)의 두께를 0.1~1㎛로 함으로써, 결함수가 적고 광흡수율과 광투과율이 우수한 광 검출 소자(3)의 제조를 가능하게 한다.Thus, according to the third embodiment of the present invention, after the band-pass filter layer 100 is grown to a thickness of 2 to 5 μm on the substrate, the substrate is separated and subjected to dry etching to form a band- It is possible to manufacture the photodetecting device 3 having a small number of defects and excellent light absorptivity and light transmittance by removing the interface between the band-pass filter layer 100 and the substrate with a large number of defects .

이때, 밴드패스 필터층(100)의 에칭시, 에칭된 표면이 소정의 거칠기를 갖도록 하여 밴드패스 필터층(100)의 표면적이 증가되도록 함으로써, 외부에서 들어오는 광량을 증가시킬 수 있다.At this time, when the band pass filter layer 100 is etched, the surface area of the band pass filter layer 100 is increased by making the etched surface have a predetermined roughness, so that the amount of light incoming from the outside can be increased.

밴드패스 필터층(100)의 에칭 후에는 밴드패스 필터층(100) 상에 투명전극층(110)을 형성하게 되는데, 투명전극층(110)으로는 광투과율을 고려하여 Ni/Au를 10nm 이하 두께로 형성한다.After the band-pass filter layer 100 is etched, a transparent electrode layer 110 is formed on the band-pass filter layer 100. For the transparent electrode layer 110, Ni / Au is formed to a thickness of 10 nm or less in consideration of light transmittance .

이때, 투명전극층(110)의 일부 영역 상에 제2 전극층(620)이 형성되고, 본딩 기판층(800)이 패키지 패드(900)의 제1 전극패드(910)에 부착되어 칩 형태를 이루며, 외부의 광은 밴드패스 필터층(100)을 통해 입사된다.
At this time, a second electrode layer 620 is formed on a part of the transparent electrode layer 110, the bonding substrate layer 800 is attached to the first electrode pad 910 of the package pad 900 to form a chip, The external light is incident through the band-pass filter layer 100.

제4 실시예Fourth Embodiment

도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 검출 소자(4)의 사용 상태도로서, 전술한 제3 실시예와 대동소이한 구성이며, 다만 밴드패스 필터층(100)과 광흡수층(300) 사이에 반응도 기울기 조절층(200)이 형성된다는 점에서 차이가 있다.9 shows a state of use of the photodetecting device 4 according to the fourth embodiment of the present invention. The photodetecting device 4 is similar in construction to that of the third embodiment described above except that the band-pass filter layer 100 and the light- There is a difference in that the degree of reaction tilt adjustment layer 200 is formed.

따라서, 전술한 제3 실시예의 구성과 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면부호를 부여하고 중복 설명은 생략하기로 하며, 이때 반응도 기울기 조절층(200)의 구성은 제1 실시예에서 전술한 바와 같이 구성될 수 있다.
Therefore, the same reference numerals are assigned to the same components as those of the above-described third embodiment, and redundant description will be omitted. At this time, the configuration of the reaction slope adjusting layer 200 is configured as described above in the first embodiment .

1,2,3,4 : 광 검출 소자
10 : 기판
20 : 버퍼층
30,30',100 : 밴드패스 필터층
40,200 : 반응도 기울기 조절층
50,300 : 광흡수층
60,400 : 캡핑층
70,500 : 쇼트키층
81,610 : 제1 전극층
82,620 : 제2 전극층
90,900 : 패키지 패드
91,910 : 제1 전극패드
92,920 : 제2 전극패드
110 : 투명전극층
700 : 본딩 메탈층
800 : 본딩 기판층1, 2, 3, 4:
10: substrate
20: buffer layer
30, 30 ', 100: Bandpass filter layer
40,200: Reaction tilt adjustment layer
50, 300:
60,400: capping layer
70,500: Schottky layer
81,610: First electrode layer
82,620: Second electrode layer
90,900: package pads
91, 910: first electrode pad
92, 920: second electrode pad
110: transparent electrode layer
700: Bonding metal layer
800: bonding substrate layer

Claims (29)

기판;
상기 기판 상에 형성되는 밴드패스 필터층;
상기 밴드패스 필터층 상에 형성되는 광흡수층;
상기 광흡수층 상의 일부 영역에 형성되는 쇼트키층;
상기 쇼트키층 상의 일부 영역에 형성되는 제1 전극층; 및
상기 광흡수층 상에 상기 쇼트키층과 이격하여 형성되는 제2 전극층을 포함하는 광 검출 소자.
Board;
A band-pass filter layer formed on the substrate;
A light absorbing layer formed on the band pass filter layer;
A Schottky layer formed in a partial region on the light absorption layer;
A first electrode layer formed on a part of the Schottky layer; And
And a second electrode layer formed on the light absorption layer so as to be spaced apart from the Schottky layer.
청구항 1에 있어서, 상기 기판은,
사파이어 기판, AlN 기판, SiC 기판, GaN 기판 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광 검출 소자.
The plasma display panel according to claim 1,
Sapphire substrate, AlN substrate, SiC substrate, and GaN substrate.
청구항 1에 있어서,
상기 기판의 광 입사면은 투과성을 가진 경면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 검출 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the light incident surface of the substrate is made of a mirror surface having transmissivity.
청구항 1에 있어서,
상기 기판과 상기 밴드패스 필터층 사이에 형성되는 버퍼층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 검출 소자.
The method according to claim 1,
And a buffer layer formed between the substrate and the band-pass filter layer.
청구항 4에 있어서,
상기 버퍼층은 상기 밴드패스 필터층 보다 에너지 밴드갭이 더 큰 것을 특징으로 하는 광 검출 소자.
The method of claim 4,
Wherein the buffer layer has a larger energy bandgap than the band-pass filter layer.
청구항 5에 있어서,
상기 밴드패스 필터층은 특정 파장 영역의 광을 흡수하며, 상기 광흡수층은 상기 밴드패스 필터층 보다 에너지 밴드갭이 더 작은 것을 특징으로 하는 광 검출 소자.
The method of claim 5,
Wherein the band-pass filter layer absorbs light in a specific wavelength region, and the light-absorbing layer has a smaller energy band gap than the band-pass filter layer.
청구항 6에 있어서,
상기 밴드패스 필터층은 AlxGa1-xN(y<x<1)층으로 이루어지고,
상기 광흡수층은 AlyGa1-yN(0<y<x)층 또는 InzGa1-zN(0<z<1)층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 검출 소자.
The method of claim 6,
Wherein the band-pass filter layer comprises Al x Ga 1-x N (y <x <1)
Wherein the light absorption layer comprises a layer of Al y Ga 1 -yN (0 <y <x) or a layer of In z Ga 1 -zN (0 <z <1).
청구항 7에 있어서,
상기 버퍼층은 AlN층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 검출 소자.
The method of claim 7,
Wherein the buffer layer is made of an AlN layer.
청구항 6에 있어서,
상기 밴드패스 필터층과 상기 광흡수층 사이에 형성되는 반응도 기울기 조절층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 검출 소자.
The method of claim 6,
Further comprising a reaction tilt adjusting layer formed between the band-pass filter layer and the light absorbing layer.
청구항 9에 있어서,
상기 반응도 기울기 조절층은, 상기 밴드패스 필터층으로부터 상기 광흡수층으로 갈수록 에너지 밴드갭이 감소하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광 검출 소자.
The method of claim 9,
Wherein the degree of reaction tilt adjustment layer is formed such that an energy band gap decreases from the band pass filter layer toward the light absorption layer.
청구항 10에 있어서,
상기 반응도 기울기 조절층의 에너지 밴드갭이 일정 기울기로 감소되거나, 스텝 형태로 감소되는 것을 특징으로 광 검출 소자.
The method of claim 10,
Wherein the energy bandgap of the reaction tilt adjusting layer is reduced to a predetermined slope or reduced in a stepped manner.
청구항 11에 있어서,
상기 반응도 기울기 조절층은 AlGaN층으로 이루어지며, 상기 밴드패스 필터층으로부터 상기 광흡수층으로 갈수록, 상기 반응도 기울기 조절층의 Al 함량이 감소하는 것을 특징으로 하는 광 검출 소자.
The method of claim 11,
Wherein the degree of reaction tilt adjustment layer is made of an AlGaN layer, and the Al content of the degree of reaction tilt adjustment layer decreases from the bandpass filter layer to the light absorption layer.
청구항 1에 있어서,
상기 광흡수층 상의 일부 영역에 형성되는 캡핑층을 더 포함하고, 상기 쇼트키층이 상기 캡핑층 상의 일부 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 광 검출 소자.
The method according to claim 1,
And a capping layer formed on a part of the region on the light absorption layer, wherein the Schottky layer is formed in a partial region on the capping layer.
청구항 13에 있어서,
상기 캡핑층은 p-IndGa1-dN(0<d<1)층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 검출 소자.
14. The method of claim 13,
Wherein the capping layer comprises a p-In d Ga 1-d N (0 < d < 1) layer.
청구항 13에 있어서,
상기 쇼트키층은 ITO, Pt, W, Ti, Pd, Ru, Cr, Au 중에서 선택되는 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 검출 소자.
14. The method of claim 13,
Wherein the Schottky layer is made of any one selected from the group consisting of ITO, Pt, W, Ti, Pd, Ru, Cr, and Au.
밴드패스 필터층;
상기 밴드패스 필터층의 두께 방향 일면에 형성되는 광흡수층;
상기 광흡수층의 두께 방향 일면에 형성되는 쇼트키층;
상기 쇼트키층의 두께 방향 일면에 형성되는 제1 전극층; 및
상기 밴드패스 필터층의 두께 방향 타면 일부 영역에 형성되는 제2 전극층을 포함하는 광 검출 소자.
A band-pass filter layer;
A light absorbing layer formed on one surface in the thickness direction of the band pass filter layer;
A Schottky layer formed on one surface in the thickness direction of the light absorption layer;
A first electrode layer formed on one surface of the Schottky layer in the thickness direction; And
And a second electrode layer formed on a part of the surface of the band-pass filter layer opposite to the thickness direction.
청구항 16에 있어서,
상기 밴드패스 필터층의 두께 방향 타면에 형성되는 투명전극층을 더 포함하고, 상기 제2 전극층은 상기 투명전극층의 두께 방향 타면 일부 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 광 검출 소자.
18. The method of claim 16,
Further comprising a transparent electrode layer formed on the other surface in the thickness direction of the band-pass filter layer, and the second electrode layer is formed on a part of the transparent electrode layer in a thickness direction.
청구항 17에 있어서,
상기 밴드패스 필터층은 기판의 두께 방향 일면에 형성되고, 상기 기판은 제거되며, 상기 밴드패스 필터층은 에칭에 의해 소정 두께로 식각되는 것을 특징으로 하는 광 검출 소자.
18. The method of claim 17,
Wherein the band pass filter layer is formed on one surface in the thickness direction of the substrate, the substrate is removed, and the band pass filter layer is etched to a predetermined thickness by etching.
청구항 18에 있어서, 상기 기판은,
사파이어 기판, SiC 기판, GaN 기판, AlN 기판, Si 기판, GaAs 기판 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광 검출 소자.
19. The method of claim 18,
A sapphire substrate, a SiC substrate, a GaN substrate, an AlN substrate, a Si substrate, and a GaAs substrate.
청구항 18에 있어서,
상기 밴드패스 필터층은 식각에 의해 0.1~1㎛ 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 검출 소자.
19. The method of claim 18,
Wherein the band-pass filter layer is formed to a thickness of 0.1 to 1 占 퐉 by etching.
청구항 16에 있어서,
상기 밴드패스 필터층은 특정 파장 영역의 광을 흡수하며, 상기 광흡수층은 상기 밴드패스 필터층 보다 에너지 밴드갭이 더 작은 것을 특징으로 하는 광 검출 소자.
18. The method of claim 16,
Wherein the band-pass filter layer absorbs light in a specific wavelength region, and the light-absorbing layer has a smaller energy band gap than the band-pass filter layer.
청구항 21에 있어서,
상기 밴드패스 필터층은 AlxGa1-xN(y<x<1)층으로 이루어지고,
상기 광흡수층은 AlyGa1-yN(0<y<x)층 또는 InzGa1-zN(0<z<1)층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 검출 소자.
23. The method of claim 21,
Wherein the band-pass filter layer comprises Al x Ga 1-x N (y <x <1)
Wherein the light absorption layer comprises a layer of Al y Ga 1 -yN (0 <y <x) or a layer of In z Ga 1 -zN (0 <z <1).
청구항 21에 있어서,
상기 밴드패스 필터층과 상기 광흡수층 사이에 형성되는 반응도 기울기 조절층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 검출 소자.
23. The method of claim 21,
Further comprising a reaction tilt adjusting layer formed between the band-pass filter layer and the light absorbing layer.
청구항 23에 있어서,
상기 반응도 기울기 조절층은, 상기 밴드패스 필터층으로부터 상기 광흡수층으로 갈수록 에너지 밴드갭이 감소하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광 검출 소자.
24. The method of claim 23,
Wherein the degree of reaction tilt adjustment layer is formed such that an energy band gap decreases from the band pass filter layer toward the light absorption layer.
청구항 24에 있어서,
상기 반응도 기울기 조절층의 에너지 밴드갭이 일정 기울기로 감소되거나, 스텝 형태로 감소되는 것을 특징으로 광 검출 소자.
27. The method of claim 24,
Wherein the energy bandgap of the reaction tilt adjusting layer is reduced to a predetermined slope or reduced in a stepped manner.
청구항 25에 있어서,
상기 반응도 기울기 조절층은 AlGaN층으로 이루어지며, 상기 밴드패스 필터층으로부터 상기 광흡수층으로 갈수록, 상기 반응도 기울기 조절층의 Al 함량이 감소하는 것을 특징으로 하는 광 검출 소자.
26. The method of claim 25,
Wherein the degree of reaction tilt adjustment layer is made of an AlGaN layer, and the Al content of the degree of reaction tilt adjustment layer decreases from the bandpass filter layer to the light absorption layer.
청구항 16에 있어서,
상기 광흡수층과 상기 쇼트키층 사이에 형성되는 캡핑층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 검출 소자.
18. The method of claim 16,
And a capping layer formed between the light absorption layer and the Schottky layer.
청구항 27에 있어서,
상기 캡핑층은 p-IndGa1-dN(0<d<1)층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 검출 소자.
28. The method of claim 27,
Wherein the capping layer comprises a p-In d Ga 1-d N (0 < d < 1) layer.
청구항 27에 있어서,
상기 쇼트키층은 ITO, Pt, W, Ti, Pd, Ru, Cr, Au 중에서 선택되는 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 검출 소자.28. The method of claim 27,
Wherein the Schottky layer is made of any one selected from the group consisting of ITO, Pt, W, Ti, Pd, Ru, Cr, and Au.
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